Tidsservrar vid svenska knutpunkter för Internet Kenneth Jaldehag Forskningsinstitut Kennethjaldehag@spse http://wwwspse/metrology Internetdagarna 2001 17-18 oktober 2001 Folkets Hus, Stockholm 2001-10-08 1 Innehåll Projektet Tidhållning på Internet i Sverige Behov av stödfunktionen Tid Tidssynkronisering via Internet Network Time Protocol (NTP) Nationell tidsskala och Tidsservrar vid SP Tidsservrar vid knutpunkter i Sverige 2001-10-08 2 Projektet Tidhållning på Internet i Sverige Projektet drivs av Nationella laboratoriet för Tid och Frekvens på SP STUPI AB Netnod Internet Exchange AB Finansierat genom KK-stiftelsen (1997-2000) Särskilda medel från Näringsdepartementet (2001- ) Syftar till tillförlitlig tidhållning på den svenska delen av Internet som en del av infrastrukturen Etablering av tidsservrar för Internet på SP och vid nuvarande och planerade knutpunkter i Sverige 2001-10-08 3 Forskningsinstitut http://wwwspse 1
Projektet Tidhållning på Internet i Sverige Alla tidsservrar skall vara spårbara till den nationella tidsskalan UTC(SP) Tidsservrarna i knutpunkterna synkroniseras till atomklockor vilka är spårbara till UTC(SP) genom mätningar mot GPS, sk GPS common-view mätningar Varje tidsserver skall vara oberoende av de andra tidsservrarna i nätet Vid segmentering av nätverket skall varje server distribuera tid inom det geografiska området Standardprotokoll för tidhållning på Internet skall användas, NTP ( Network Time Protocol ) 2001-10-08 4 Behov av stödfunktionen Tid Synkronisering av lokala eller globala datorsystem eller enskilda datorer tidsberoende transaktioner filhantering och arkivering alarm- och säkerhetssystem krypteringsnycklar tidsstämpling av insamlade data i mätsystem processkontroll och övervakning nätverksfunktion etc 2001-10-08 5 Tidssynkronisering via Internet Synkroniseringen sker med hjälp av NTP (SNTP) som är ett standardiserat Internet-protokoll En klient frågar en server om tid Klienten kan också i sin tur vara en server Noggrannheten på servrar anges med Stratum-nummer En Stratum-1 server är synkroniserad direkt till UTC En Stratum-2 server är synkroniserad till en Stratum-1 server, och så vidare 2001-10-08 6 Forskningsinstitut http://wwwspse 2
NTP (Network Time Protocol) Tidssynkronisering < 1 ms inom lokala nätverk (LAN) och 1-50 ms globalt (WAN) Konstruerat för att fungera i ett globalt och mångfaldigt Internet Bästa noggrannheten erhålls vid korta avstånd, (fysiskt avstånd och bandbredd/nätbelastning) NTP-mjukvara implementerat i flera plattformar: UNIX/Linux, MS Windows, MacOs, etc Se wwwntporg för information och mjukvara (David Mills) 2001-10-08 7 UTC-källor GPS Radiosändare, t ex DCF77, MSF, TDF, CHU, WWVH, etc Datortidsservice, modemtid Tidkodsgeneratorer med noggrann oscillator Lokala tidsskalor/atomklockor, t ex UTC(SP) 2001-10-08 8 Programvaror http://wwweecisudeledu/~ntp/softwarehtml Unix Dos Win95/98/2000 NT NetWare MacOS etc 2001-10-08 9 Forskningsinstitut http://wwwspse 3
Tidsservrar för Internet vid SP 1-sekunds pulser UTC(SP) TCG Tidsserver NTP Tidkodsgenerator Två officiella tidsservrar Fyra utvecklingsservrar Unix maskiner Linux FreeBSD Digital Unix Internetuppkopplingar: 2 Mbit/s från SP 128 kbit/s direktlinje till Stupi AB, Sthlm (för tester) 2001-10-08 10 Sveriges nationella tidsskala UTC(SP) Cesiumur Korrektion Omkring 50 lab UTC(lab) GPS UTC(SP) GPSmottagare UTC(SP) GPS BIPM UTC - UTC(SP) < 300 ns UTC/TAI 2001-10-08 11 Cesium frekvensstandard 2001-10-08 12 Forskningsinstitut http://wwwspse 4
Uppbyggnad av tidsskalor: BIPM Klockalgoritm ser till att: Felaktiga klockor tas bort Klockor bidrar efter stabilitet 08:35:10 UTC 08:35:42 TAI Pappersklockor: TAI och UTC 230 klockor 2001-10-08 13 Internationellt Samarbete Nationella tidslaboratorier UTC(k) BIPM i Paris TAI TAI IERS i Paris Skottsekunder UTC Nationella astronomiobservatorier BIPM är Internationella Byrån för Mått och Vikt 2001-10-08 IERS är International Earth Rotation Service 14 GPS (Global Positioning System) Utvecklades under 70-talet av DoD och DoT, USA, som också har kontrollen Operationellt 1994 +24 Satelliter i omloppsbana runt jorden (28 st mars 2000) 12 h omloppsbana 4 Atomklockor i varje satellit synkroniserade till några få ns Används inom tex Navigering, positionering, tidsöverföring, geodesi och geodynamik, mm 2001-10-08 15 Forskningsinstitut http://wwwspse 5
Tidsöverföring mha GPS Förutsätter att man vet sin position A: Till exempel Knutpunkt B: Till exempel SP A A B < 340 ns relativt UTC < 5 ns relativt varandra Common-View 2001-10-08 16 Tidsservrar för Internet vid svenska knutpunkter Switch matris system 10 MHz 4x10 MHz 10 MHz Switch matris system 4x Rboscillator Rboscillator Rboscillator 10 MHz 2 NTP Datorer med PPS-kort IEEE488 Rboscillator RS232 Tidintervall räknare Kontrolldator GPSmottagare TCP/IP 4 Rubidium- klockor används som tidsreferens Jämförs kontinuerligt mot GPS Tidsavvikelse, tidsdrift, frekvensdrift och klockstabilitet bestäms kontinuerligt Den mest stabila klockan används som referens till NTP-servrar Tidsavvikelse, tidsdrift och frekvensdrift skickas till NTP-servrar Om GPS fallerar används senaste klockkarakteristik för vald Rubidium Klockorna spårbara till UTC(SP) genom GPS common-view mätningar Krypterad kommunikation, SSH, SSL 2001-10-08 17 Rubidium frekvensstandard 2001-10-08 18 Forskningsinstitut http://wwwspse 6
PPS-kort (Hans Nästén, EveryWare Mikrodata AB) 2001-10-08 19 Projektstatus Två officiella ntp-servrar hos SP Flera tidsservrar installerade på SP för utvecklingsarbete Knutpunktssystem baserat på Rubidium-klockor utvärderat och verifierat på SP Installationer av knutpunktsservrar (tillsammans med Netnod Internet Exchange AB): Göteborg november 2000 Stockholm maj 2001 Malmö december 2001 planerat Sundsvall under 2002 planerat 2001-10-08 20 Kontroll av tidsservar Kontroll sker automatiskt från SP Allmän funktion Noggrannhet på synkronisering mm Driftdata läggs på en hemsida som uppdateras dagligen (ej officiell ännu) 2001-10-08 21 Forskningsinstitut http://wwwspse 7
Planerade närliggande studier Säkerhetsaspekter vid tidssynkronisering Hindra intrång Autentisering Spegling Modifiering av paket Certifierad tidsstämpling av dokument, elektronisk signatur 2001-10-08 22 Forskningsinstitut http://wwwspse 8